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摘要：首先对飞机地面空调进行概述，接着对飞机地面空调（简称PCA）使用时存在的安全问题及资源利用性进行分析，飞机地面空调风管头脱钩检测改造的必要性和原理，以及改造后在使用中的应用。
关键词：飞机；飞机地面空调（PCA）；脱钩检测
引言
民用航空运输领域，按照国家民航局机场节能减排“飞机APU专项”政策的要求，飞机停靠机场期间，维持飞机自身运行所需的制冷风量由原来的飞机APU（辅助动力装置）供应逐渐改为由机场飞机地面空调替代供应，从而节省大量的航空燃油燃烧，达到民航节能和减少污染物排放的目的。由于机场飞机地面空调管线的末端（即风管接头）与飞机直接接触，其与飞机连接情况、地面空调末端冷风温度值等状态量是关系到飞机运行安全和设备反馈调节的重要参数.目前民航机场没有一套针对机场飞机地面空调管线末端（即风管接头）状态监测报警的系统；在飞机地面空调管线与飞机连接时，部分机场会安排地面勤务人员必须每隔1小时就检查一次管线末端（即风管接头）是否有脱扣掉落现象，同时检测机场飞机地面空调管线末端（即风管接头）所输送的冷风的温度是否正常；采用人工巡检的这种做法，不能满足将对上述参数实时准确的监测报警的要求，给航空安全留下隐患且影响机场的服务评价，同时造成人力资源的浪费。因此，需要一种新的技术方案来代替现有技术中传统的人工巡查方式，以满足当前高效利用资源的需要，同时提高设备的安全性、可靠性。
一、飞机地面空调概述
（一）飞机地面空调基本结构
飞机地面空调（后续简称PCA），是为停靠在机场登机廊桥飞机上的乘客和机组人员提供适宜温湿度环境、生理所需的新鲜空气的空调机组，也可为飞机在停机坪过夜及地面维护保养时提供舒适环境，该机组具有快速制冷、全新风、大风量等特点。在飞机待飞或维护停靠地面期间替代飞机APU系统，可大幅度降低费用同时减少对机场环境的污染，具备节能、环保特性。白云机场2号航站楼PCA正式启用后，可避免飞机APU消耗航空煤油带来的污染，每年可减少二氧化碳排放量，同时也可以减少飞机发动机的运行时间和使用频率，从而节省飞机运行成本，延长飞机自身空调系统及发动机使用寿命。
飞机地面空调机组为整体式设计，机组主要包括涡旋压缩机、蒸发器、冷凝器、气液分离器、轴流风机、鼓风机、PTC电加热、风阀等部件。PCA单元安装在紧挨着垂直升降柱后面的一个乘客登机桥（PBB）的下方，由4个吊钩将空调单元联结到PBB。空气输送软管联结到空调单元的出口上，并下垂进入位于下面的风管小车。
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图 1 飞机地面空调
飞机空调启动后，主机制冷单元将冷风通过送风软管输送至飞机机舱内，以卡扣形式连接飞机底部风道进口。
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图 2 PCA风管及风管头结构示意图
二、风管头脱钩改造的必要性
为乘客和机组人员提供舒适的机舱环境，落实民航蓝天保卫战和建设绿色机场。飞机停在地面后，必须关闭发动机，使用地面设备，飞机地面空调在使用时，空调的风管接头通过卡扣连接着飞机的供冷管道，然而在连接的过程中，卡扣变形或卡接时连接不到位，在空调把冷气输送给飞机时，因空调的送风量可达到12000m3/h，在大风量可压力的冲击下导致风管接头脱落，风管接头掉落时会发生损坏飞机供冷管道盖板和飞机蒙皮，以及会伤到地面保障人员的安全隐患，为了能让乘客和机组人员能更加放心的使用飞机空调，故本次方案提出飞机空调风管头脱钩检测装置，从而避免安全事故的发生，让乘客更加放心、安心和舒心。
三、飞机空调风管头脱钩改造设计理念
1.当风管头脱落时，触发检测装置，使空调停机，避免风管头在脱落时损坏航空器或地面保障人员；
2.风管头上装有DS18B20温度传感器，能从而能采集航空器上的温度；
3.通过485接口，后台能采集风管头当前的状态信息并反馈到管理系统，达到实时监控。
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图 3飞机空调风管头脱钩改造设计思路
四、风管头脱钩改造装置的原理
1.检测发送端功能：
1.1温度数据检测：采用 DS18B20 温度传感器，当空调工作时，实时检测风管头的温度数据发回接收端。
1.2脱落状态检测：采用水银倾斜开关，当风管头脱落时，水银在重力加速度情况下触发，则检测到有脱落状态，水银开关接通后将状态信号发给接收端控制继电器动作。
1.3休眠机制：当空调工作时检测发送端接收到空调鼓风机启动信号 5 秒之后才开始工作，空调不工作时发送端处于休眠状态。避免在不工作的情况下消耗电池电量。
1.4供电要求：电池容量使用时长至少 2 年。
1.5定点发送要求：要考虑现场当前发送端的脱落信号不会影响到相邻设备的工作状态。发送端可以设置与接收端进行匹配，匹配效果是一个接收端可以对应 1 个或者 2 个发送端。
1.6发送端与接收端（封闭空间）之间的通信距离 50 米以上。
将温度传感器、水银开关、电池、信号发射器整合于风管头内。
2.接收端接口说明
2.1电源接口：8~28V
2.2通讯接口：RS485，用于输出温度数据和状态信号，以及模块的配对调试。
2.3继电器输出接口：常开端、公共端、常闭端
2.4开关接口：空调开关量信号输入端（如果输入是高低电平信号，电压不能超过 5V）线路闭合，启动采集端信号检测；线路断开，关闭采集端信号检测。
3.技术参数
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4.使用说明
接收端设备上电正常工作时，开启空调（空调开关量信号为闭合），激活发送端设备；发送端设备收到激活指令后上报当前温度、状态信号，并以10分钟间隔上报一次温度数据；当发送端设备检测到风管头脱落时立即上报当前温度、状态信号；接收端设备检测到状态信号，打开继电器工作20秒，并向发送端发送休眠指令，20 秒后继电器状态恢复；
结束语
改造后的飞机地面空调风管接头上安装传感器检测风管末端的状态，处理器将传感器传输回来的信号进行处理转换并上传到终端执行机构，实现对飞机地面空调风管接头的状态检测，代替现有技术中传统的人工巡查方式，满足当前高效利用资源的需要，具监测飞机空调风管末端状态及连接状态功能，并能通过无线实时回传到飞机空调主机，应用于飞机空调制冷性能实时反馈调整和风管接头脱扣监测。航空运输业在现代物流行业中所起到的作用越来越大，在最大限度上保障其运行及维护工作的有效将直接关系到这个行业的安全和高效，本次改造在最大限度上保障飞机地面空调运行状态的安全，避免了人力资源时间资源和金钱资源的浪费，为机场的秩序维护和旅客服务工作提供便利。
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